JP2009244701A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
各種画像表示手段に表示する画像を現実感あるものとする。
【解決手段】
画像表示手段５に表示する画像を作成する画像作成手段５０を備える画像形成装置であって、太陽２の位置を検出する位置検出手段より検出された太陽２の位置と、現在位置を取得する現在位置取得手段より取得された現在位置に基づいて前記太陽２の位置と前記現在位置との相対位置を算出する位置算出手段を備え、前記画像作成手段は、前記太陽２の位置と前記現在位置との相対位置に基づいて太陽光の入射角度算出し、該太陽光の入射角度に基づいて前記表示する画像のライティング効果を行うことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像表示部で表示するための画像を形成する画像形成装置に関する。

近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の普及が進み、車両のインストルメントパネル（以下、「インパネ」という）に対しても液晶パネルなどのフラットパネルディスプレイが利用されつつある。特許文献１には、フラットパネルディスプレイの１つである有機ＥＬディスプレイにアナログ式のメータ画像などの計器類を表示することが開示されている。また、特許文献２には、各種パネル状の画像表示器に、従来、機械式で行われていた速度計などの各種計器類を、アナログ式メータ画像に模して表示することを開示している。特に、この特許文献２は、アナログ式メータ画像の外周に沿ったリングに光沢をもたせて視覚的な高級感を演出するものとなっている。また、近年、フラットパネルディスプレイの性能向上は目覚ましく、日光の元でも視認可能なものも登場している。このようなフラットパネルディスプレイをインパネとして用いれば、直射日光を避けるためインパネをシェードなどで覆う必要もなく、車内インテリアデザインは格段に向上することが期待できる。
特開２００７−９１１５２号公報 特開２００４−１５７４３４号公報

車両装置のインパネにおけるフラットパネル化は、デザインの向上など利点も多いが、従来からの機械式計器類と異なり、画面出力である為のっぺりとした造形になり、デザインの演出方法は制限される。陰影を付した立体的なデザインや、光沢デザインも可能ではあるが、移動に伴って方角を変える車両では、インパネに入射する太陽からの入射光も刻々と変化することとなるため、本来光源の移動に伴って変化するはずの陰影、光沢、コントラスト、輝度が変化しないため違和感を生むこととなる。また、インパネにシェードなどを設けることなく、日光の元にさらすこととなる配置を採用することになると、その違和感は更に増すこととなる。

上記課題を解決するため、請求項１に係る画像形成装置は、画像表示手段に表示する画像を作成する画像作成手段を備える画像形成装置であって、太陽の位置を検出する位置検出手段より検出された太陽の位置と、現在位置を取得する現在位置取得手段より取得された現在位置に基づいて前記太陽の位置と前記現在位置との相対位置を算出する位置算出手段を備え、前記画像作成手段は、前記太陽の位置と前記現在位置との相対位置に基づいて太陽光の入射角度算出し、該太陽光の入射角度に基づいて前記表示する画像のライティング効果を行うことを特徴とするものである。

さらに、請求項２に係る画像形成装置では、前記画像作成手段は、少なくとも前記現在位置又は方角検出手段の一方に基づいて検出された指向する方角及び前記相対位置に基づいて前記表示する画像のライティング効果のコントロール量を決定することを特徴としている。

さらに、請求項３に係る画像形成装置では、前記画像作成手段は、時間情報に基づいて日照時間であるか否かを判断し、日照時間である場合には前記ライティング効果を行い、日照時間でない場合には前記ライティング効果を行わないことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、自車位置に対する太陽の相対位置を認識し、画像の陰影や、光沢といったライティング効果を入射角度によって変化させることが可能となり、視認者に対し現実感のあるデザインを提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、入射光の入射角度に加えて、画像表示手段の表面上の照度分布に基づいてライティング効果を変化させることが可能となり、視認者に対しさらに現実感のあるデザインを提供することができる。

請求項３に係る発明によれば、日照時間である場合のみライティング効果を付与し、現実感のあるデザインを提供することができる。

図１は、日中、太陽の下に位置する車両１を示した図である。１は車両、２は太陽、３は太陽光を示している。車両１は、その前方をある方角に向けた状態で位置している。太陽２から照射される太陽光３は、車両１が向く方角に対し所定の角度で入射されるが、その角度は、時刻に伴って変化する太陽の位置、および、移動に伴う車両の向きの変化によって時事刻々と変化することとなる。

図２は、車両１の内部を模式的に示した図であり、４は運転席、５は本発明における画像表示手段としてのインパネを示している。インパネ５は、液晶パネル、プラズマパネル、有機ＥＬパネルなどを用いたフラットパネルディスプレイで構成される。そして、その画面には、図示しないが、従来、機械式の計器で構成されていた、車速計、回転計、燃料計、水温計などの各種計器が、コンピュータグラフィクスの分野でいうオブジェクトを用いて画像形成される。例えば車速計では、速度が記載された表示板、指針、メータの縁など、それぞれがオブジェクトにて形成され、これらを組み合わせることで画像による車速計が構成されることとなる。この車速計の計器は、車両から受信する車速パルスに基づき、表示板上で速度表示(コメント: 回転メーター式に限らない為)
するように画像形成され、従来の車速計と視覚的に同様の動きを実現する。なお、画像を構成するオブジェクトは２次元、３次元のどちらを用いても構わない。

上述した各種計器以外にも、ナビゲーションの画面や各種情報を表示する画面などをインパネ５中の一部に表示可能とし、これらの画面に対して立体的な縁を施すようにしてもよい。また、ナビ画面内で表示する建造物についても従来から行われているよう３次元的な表示を行うことも考えられる。

本発明においては、こういった、各種計器、画面の縁、ナビ画面内の建造物など、インパネ５中に表示される立体的な表示に対して現実感を付与するため、陰影処理、光沢処理などのライティング効果が施されることとなる。このライティング効果は、オブジェクトを利用した画像形成と併せて実行され、出力画像が形成されることとなる。

図２は、車両内部における太陽光差込の様子を示した図である。４は運転席を示し、５は運転席４の前面に配置されたインパネであって、本発明における画像表示装置に相当する。時事刻々と太陽２の位置が変化し、移動に伴って車両１の方角が変化することとなると、車両１内に配置されているインパネ５に対する太陽光の入射角度もそれらにあわせて変化する。本発明では、この太陽光３の画像表示手段５への入射角度の変化に追従してライティング効果を変更することを特徴としている。

物体に光源からの光を照射した場合に視覚的効果として発生するライティング効果には
、主として陰影、光沢、輝度、コントラストに対する視覚的効果が挙げられる。入射角度の変化によれば、主に陰影、光沢に対する視覚的変化が大きいものとなる。コンピュータグラフィクスの分野において、陰影に対して視覚的効果を付与する陰影処理と、光沢に対して視覚的効果を付与する光沢処理について簡単に紹介しておく。

物体の陰は、光源と反対方向に形成されるものであるから、物体の左から入射光が入れば物体の右に、右から入れば物体の左に、上から入れば物体の下に陰を形成する。また、陰の長さは、物体の高さと入射角度を考慮して付与することとなる。基本的には、これらを考慮することで陰影処理が行われる。また、物体面での光の反射を考慮することで、よりリアルに陰影を付与する陰影処理も行われている。

光沢処理では、物体面での光の反射を模擬するハイライト部分を付与する。このハイライト部分は、光源が左なら左、右なら右という具合に光源の方向に向けて描かれることとなる。また、ハイライト部分の大きさは、光源から近い部分のハイライトを大きめに、遠い部分のハイライトを小さめに描くと立体感は増加する。

なお、前述したように陰影処理と光沢処理に分けるのではなく、例えば、オブジェクトを３次元データにて構成し、光源から視点までの光路を計算してライティング効果の付与された画像を形成するようにしてもよい。また、オブジェクトに立体的な視覚効果を施した２次元画像を用いる場合には、予め用意した陰影画像、ハイライト画像を付与することとなる。本発明においては、３次元、２次元のオブジェクトで画像形成することを問うものではなく、視覚的にライティング効果が施される構成であれば構わない。

では、本発明における車両用画像形成装置の主要構成を説明する。図３は、車両全体のシステム構成を示しており、１は車両、２０はカーナビ、３０は自車−太陽相対位置算出ＥＣＵ（本発明の位置検出手段）、４０は自車方角検出ＥＣＵ（本発明の方角検出手段）、５０はインパネ画像処理ＥＣＵ（本発明における画像作成手段）である。本発明における車両用画像形成装置は、自車−太陽相対位置ＥＣＵ３０、自車方角検出ＥＣＵ４０、インパネ画像ＥＣＵ５０にて構成される。

車両１には、フラットパネルディスプレイを用いたインパネ５、インパネ５の表面上の照度分布を検出する照度センサ１１、カーナビ２０の位置検出を補助する車速パルス発生手段１１などが配置されることとなる。

カーナビ２０には、ＧＰＳ衛星から受信するＧＰＳ信号に基づいて、緯度、経度といった絶対座標からなる自車位置と、日付情報、時刻情報からなる時間情報を取得するＧＰＳ受信部２１、ルート案内プログラム２２、地図データ２３などを備え、図示しない制御手段は、これらを用いて利用者を目的地に誘導する。

自車−太陽相対位置算出ＥＣＵ３０は、自車−太陽位相対置算出部３１により、カーナビ２０から取得した現在位置である自車位置、時間情報により自車と太陽の相対位置を算出する。すなわち、自車−太陽相対位置算出ＥＣＵ３０は、太陽の位置を時間情報により入力された太陽の位置と現在位置を取得する現在位置取得手段より入力された現在位置である自車位置に基づいて現在位置と太陽位置と相対位置を算出する位置算出手段である。なお、本実施形態では、カーナビ２０による自車位置と時間情報とによって正確な自車と太陽の相対位置が算出可能となるものとしているが、簡易的に適宜計時手段から取得した時刻情報のみ、あるいは、季節情報と時間情報のみ、あるいは、日付情報と時間情報のみにより、およその相対位置を算出するようにしてもよい。本発明は、画像に付与するライティング効果であるため、必ずしも厳密な自車と太陽の相対位置は必要としないからである。

自車方角検出ＥＣＵ４０は、カーナビ２０から取得した自車位置の履歴を記憶する運行ルート記憶部４１と、自車ルートを検出する自車ルート検出部４２と、案内ルートから逸脱したかを判定する案内ルート逸脱判定部４３と、自車が向く方角を算出する自車方角算出部４４を備える。この自車方角検出部ＥＣＵ４０は、カーナビ２０からの各種情報に基づき自車の方角を算出するものであるが、簡易的には、方角を示す電子コンパスなどを自車に搭載して方角を算出しても構わない。なお、自車方角検出ECU４０は、少なくとも前
記現在位置又は方角検出手段の一方に基づいて検出された指向する方角を検出できれば良い。方角検出手段は、電子コンパス等により
指向する方角を得る事ができる手段を意味している。

インパネ画像処理ＥＣＵ５０は、インパネ差込太陽光角度算出部５１と、表示画像処理決定部５２と、表示画像描画エンジン５３とを備えている。インパネ差込太陽光角度算出部５１は、自車−太陽相対位置算出ＥＣＵ３０から得た情報と、自車方角検出ＥＣＵ４０から得た情報に基づいてインパネ５に差し込む太陽光の入射角度を算出する。

表示画像処理決定部５２は、インパネ差込太陽光角度算出部５１から取得した情報に基づき、どのようにライティング効果を付与するかを決定する。なお、この表示画像処理決定部５２では、インパネ差込角度算出部５１からの情報だけでなく、照度検出部７が検出したインパネ５上の照度分布も含めて決定を行うようにしてもよい。この点については後ほど説明する。

表示画像描画エンジン５３は、インパネ５上の画像を構成する各種オブジェクトに対して、表示画像処理決定部５２で決定した、陰影処理、光沢処理といったライティング効果が付与された出力画像を作成してインパネ５に出力する。

以上説明した本発明の主要構成に基づいて行われる画像作成処理について説明する。図４は、画像作成処理のフローを示した図である。

画像形成装置の電源がオンになると、画像形成処理が開始される（ステップＳ１００）と、ステップＳ１０１では、カーナビ２０のＧＰＳ受信部２１が取得する自車位置、時間情報を読み込む。ステップＳ１０３では、読み込んだ時間情報に基づき日照時間か否かが判断される。日照時間と判断した場合は、ステップＳ１０３に進んで、自車位置と時間情報に基づき、自車と太陽の相対位置を算出する。一方、日照時間でない場合には、ステップＳ１０１に戻ることとなりライティング効果の変更は行われない。

ステップＳ１０４では、読み込んだ自車位置を記録することで自車の運行ルート履歴をとる。ステップＳ１０５では、現在、カーナビ２０を用いたルート案内が行われているか否かが判断され、ルート案内中であると判断した場合は、さらに、地図データ中の道路に沿った運行（オンルート）か否かが判断される。道路に沿った運行を行っていると判断した場合には、運行ルートに基づいて自車が向く方角を算出する（ステップＳ１０８）。一方、ステップＳ１０５にてルート案内中でない、あるいは、ステップＳ１０６にてルートに沿った運行を行っていないと判断した場合は、ステップＳ１０７にて道路情報、ハンドルの切り具合、車速などの補助的な情報を用いて現在のルートを判断することとなる。ルートが判断されたらステップＳ１０８にて自車が向く方角の算出を行う。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０３で算出した自車と太陽の相対位置と、ステップＳ１０８で算出した自車の方角、並びに、自車におけるインパネ５の配置位置に基づいてインパネ５に差し込む太陽光の入射角度を算出する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で算出したインパネ５に対する太陽の入射角度に基づいて、オブジェクトに基づいて形成される画像に対するライティング効果のコントロール量を決定する。また、オブジェクトが２次元である場合には、ライティング効果のために予め用意されている画像パターンを選択することとなる。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１１０で決定したライティング効果のコントロール量、あるいは、選択した画像パターンにより、オブジェクトで形成される画像にライティング効果を付与して出力画像を得ることとなる。

以上のステップＳ１０１からステップＳ１１１の処理は、ステップＳ１１２にて、画像形成装置が電源オフなどによって停止したと判断されるまで繰り返される。この処理の繰り返しにより、インパネ５上の画像は、太陽光の入射角度の変化に追従して陰影、光沢などのライティング効果が変化することとなり、インパネ５上で現実感のある画像を表示することが可能となる。

次に、インパネ５に対する太陽光３の入射角度のみならず、インパネ５上の照度分布をもライティング効果に用いた実施形態について説明を行う。

ライティング効果は、物体面に入射する光の入射角度以外に、光の強度によっても影響を受ける。光源強度が大きい場合、光の照射位置と陰のコントラストは大きくなるとともにハイライト部分は大きくなる。本実施形態においては、インパネ５の表面における光の照射位置、また、その強さの違いを考慮してライティング効果を施す。具体的には、光の当たっている部分と、当たっていない部分であるインパネ５上の照度分布を検出して、陰影、光沢、コントラスト、輝度の調整することとなる。

図５に、インパネ５表面での照度分布を検出する照度検出部７の一例を示す。照度検出部７は、インパネ５上にアレイ配置された複数の透明照度センサセル６によって構成される。この透明照度センサセル６は、例えば、透明な太陽電池を利用して形成され、光がそれ自身に露光されていることを検知する。図５（Ｂ）には、照度検出部７の光照射の検出の様子を示した図であり、白抜きで示した透明照度センサセル６は光が露光しているセンサセルであり、塗りつぶされたものは光が露光していないセンサセルを示している。このように、アレイ配置された透明照度センサセル６によって、インパネ５表面での照度分布が検出可能となる。

また、透明照度センサセル６は、光が露光しているか否かだけでなく、光の強度を検出するようにしてもよい。このような構成によれば、更に精度のよいライティング効果が付与できることとなる。

また図５に示した実施例では、透明照度センサセル６を多数配置したものとしているが最低限２個以上配置することで、簡易的に照度分布を測定することは可能である。その場合、センサセル６間を補間して照度分布を推定するようにしてもよい。

また、インパネ５上に透明照度センサセル６を配置する構成に代え、インパネ５の周囲に複数個の照度センサを配置し、それらの出力に基づいてインパネ５表面における照度分布を計測してもよい。このような構成では、インパネ５の面上に照度検出部７を配置する必要がないので、クリアな画像を提供できることとなる。

以上のような照度検出部７で計測されるインパネ５上の照度分布を用いて、ライティング効果を付与することで、更に現実感のある画像を提供できることとなる。図６は、照度分布を用いた場合の画像形成フローを示す図である。図６は、図４で説明した画像形成フ
ローと破線で囲んだ部分が異なるものであり、ここでは、破線で囲まれる部分のフローについて説明を行う。

ステップＳ２０１では、前述した照度検出部７が検出する照度分布が取り込まれる。この照度分布は、インパネ５表面において、光が当たっている部分、当たっていない部分の２値の分布としてもよいし、どの程度の光が当たっているかといった強度まで考慮した分布であってもよい。ステップＳ２０２では、ステップＳ１０９で算出された太陽光の入射角度と、ステップＳ２０１にて取り込んだインパネ５表面における照度分布に基づいて、ライティング効果のコントロール量などを決定する。太陽光の入射角度のみを用いた実施形態では、陰影、光沢といったライティング効果を付与するものとしたが、本実施形態では、これら以外に輝度やコントラストを含めたライティング効果が可能となる。画像作成手段は、少なくとも前記現在位置又は方角検出手段の一方に基づいて検出された指向する方角及び前記相対位置に基づいて前記表示する画像のライティング効果のコントロール量を決定する。

ステップＳ２０３では、決定したコントロール量などにより、画像にライティング効果を施すこととなる。ライティング効果には、光が当たっている部分と当たっていない部分で、陰影、光沢、コントラスト、輝度を変更することが挙げられる。また、照度検出部７において強度の分布まで取得すれば、更に詳細なライティング効果を付与することが可能となる。なお、本実施形態では、ライティング効果を行うこととしたが、所定のライティング効果がなされた画像に対して、そのライティング効果を変更するものとしても良く、ライティング効果を行うとはこれらの概念を含む概念で用いている。

以上、本発明によれば、時刻情報などから検出した自車位置に対する太陽の相対位置をを取得することで、オブジェクトに基づいて作成される画像の陰影や、光沢、コントラスト、輝度といったライティング効果を変化させることが可能となり、視認者に対し現実感のあるデザインを提供することが可能となる。

車両外部における太陽光差込の様子を示した図。 車両内部における太陽光差込の様子を示した図。 本発明の車両用画像形成装置の主要構成を示した図。 本発明の画像形成フローを示した図。 インパネ上に設置される照度センサを示した図。 他の実施形態における画像形成フローを示した図。

符号の説明

１…車両、２…太陽、３…太陽光、４…運転席、５…インストルメントパネル、６…透明照度センサセル、７…照度検出手段、１１…車速パルス発生手段、２０…カーナビ、２１…ＧＰＳ受信部、２２…ルート案内プログラム、２３…地図データ、３０…自車−太陽相対位置算出ＥＣＵ、３１…自車−太陽相対位置算出部、４０…自車方角検出ＥＣＵ、４１…運行ルート記憶部、４２…自車ルート検出部、４３…案内ルート逸脱判定部、４４…自車方角算出部、５０…インパネ画像処理ＥＣＵ、５１…インパネ差込入射角度算出部、５２…表示画像処理決定部、５３…表示画像描画エンジン

Claims (3)

1. 画像表示手段に表示する画像を作成する画像作成手段を備える画像形成装置であって、
   太陽の位置を検出する位置検出手段より検出された太陽の位置と、現在位置を取得する現在位置取得手段より取得された現在位置に基づいて前記太陽の位置と前記現在位置との相対位置を算出する位置算出手段を備え、
   前記画像作成手段は、前記太陽の位置と前記現在位置との相対位置に基づいて太陽光の入射角度算出し、該太陽光の入射角度に基づいて前記表示する画像のライティング効果を行うことを特徴とする
   画像形成装置。
2. 前記画像作成手段は、少なくとも前記現在位置又は方角検出手段の一方に基づいて検出された指向する方角及び前記相対位置に基づいて前記表示する画像のライティング効果のコントロール量を決定することを特徴とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像作成手段は、時間情報に基づいて日照時間であるか否かを判断し、日照時間である場合には前記ライティング効果を行い、日照時間でない場合には前記ライティング効果を行わないことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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